廣東工業(yè)大學(xué) 簡俊威 莫 超 黃 強(qiáng)

淺述電壓無功控制的“九區(qū)圖法”與改進(jìn)的“十三區(qū)圖法”

廣東工業(yè)大學(xué) 簡俊威 莫 超 黃 強(qiáng)

九區(qū)圖法，電力系統(tǒng)電壓和無功功率綜合控制的一種常用方法，其控制策略是為使電壓水平一直處在合格范圍內(nèi)的同時較好地保證無功的基本平衡，借助電壓與無功指標(biāo)對電壓和無功功率實(shí)施動態(tài)調(diào)節(jié)控制。較好地保證無功的基本平衡。但由于傳統(tǒng)的九區(qū)圖控制策略易出現(xiàn)裝置的誤操作，故需在原電壓無功控制的九區(qū)圖策略進(jìn)行改進(jìn)，得到更精準(zhǔn)的調(diào)控策略-十三區(qū)圖控制策略。

電壓無功控制；九區(qū)圖；改進(jìn)十三區(qū)圖

1.九區(qū)圖控制策略

按照電壓無功的相關(guān)限制條件綜合控制時，電壓、無功的上下限如圖1所示。

圖1 九區(qū)圖控制示意圖

從圖1可知，要想同時滿足電壓和無功的上下限要求，需令系統(tǒng)運(yùn)行在0區(qū)域，這是一個理想的運(yùn)行區(qū)域。一旦運(yùn)行狀態(tài)偏離了0區(qū)，需要通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭或投切電容器組，使運(yùn)行點(diǎn)重新落于0區(qū)。

(1)有載變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)

分接頭調(diào)節(jié)對功率因數(shù)cosφ、電壓V和無功Q的影響趨勢如圖2所示。

圖2 分接頭調(diào)節(jié)對V、Q和cosφ的影響趨勢圖

若此時分接頭往上級調(diào)節(jié)，此時電壓V將變大，無功Q也隨之變大，而功率因數(shù)cosφ將變?。环粗?dāng)分接頭下調(diào)時，V與Q將變小，而cosφ將變大。另外分接頭的調(diào)節(jié)是可以實(shí)現(xiàn)變壓器二次側(cè)實(shí)際電壓等于變壓器二次側(cè)電壓的額定值。假定一次側(cè)電壓為已知值，此時令二次側(cè)的電壓等于銘牌額定值，則有：

其中：

Nt、Ntx、Ntx分別為瞬時電壓V2、調(diào)節(jié)后分接頭位置下以及原變壓器的變比；V1、V2分別為變壓器一次繞組和二次繞組的瞬時電壓值；V2e則為變壓器二次繞組側(cè)的額定電壓值。

(2)并聯(lián)電容器組補(bǔ)償容量的調(diào)節(jié)

電容器投、切對功率因數(shù)cosφ、電壓V和無功Q的影響趨勢如圖3所示。

圖3 電容器與V、Q和cosφ間的關(guān)系

功率因數(shù)滯后或超前，所對應(yīng)的電容器補(bǔ)償容量也會有區(qū)別，以較為常見的cosφ滯后的情況作為分析，電容器組的最小投入值為：

其中，cosφi為功率因數(shù)瞬時檢測值，cosφ1為功率因數(shù)整定值的最大值。根據(jù)式(4)可以計(jì)算得出需要投切的電容器組數(shù)，從而利用已有配置的電容器組數(shù)，可得到最優(yōu)的投切方案。

(3)電壓-無功綜合控制策略

從圖1可知，要想同時滿足電壓和無功的上下限要求，需令系統(tǒng)運(yùn)行在0區(qū)域，這是一個理想的運(yùn)行區(qū)域。一旦運(yùn)行狀態(tài)偏離了0區(qū)，要通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭或投切電容器組，使運(yùn)行點(diǎn)重新落于0區(qū)。下面以表格的形式簡單描述各區(qū)域的調(diào)節(jié)操作。

表1 九區(qū)控制策略表

針對圖1和表1進(jìn)行分析可得，當(dāng)A點(diǎn)為運(yùn)行點(diǎn)時，按照九區(qū)圖的控制策略，應(yīng)選擇投電容器組。但由于A點(diǎn)的電壓VA與V上限數(shù)值上較為接近，若此時投電容器組便存在較大機(jī)率令VA超過V上限從而導(dǎo)致運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入1區(qū)范圍。當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)處于1區(qū)后，若分接頭此時正處于最低檔位時，由表1可知，系統(tǒng)將傳達(dá)切電容器的操作指令，一旦切電容器后運(yùn)行點(diǎn)就一定機(jī)率重返7區(qū)的A點(diǎn)附近，故此裝置有可能循環(huán)發(fā)出投電容器、切電容器…的操作指令，使運(yùn)行點(diǎn)在7區(qū)和1區(qū)之間振蕩。其他運(yùn)行點(diǎn)與A點(diǎn)分析類似。

圖4 新13區(qū)圖控制策略

表2 新13區(qū)控制策略表

2.改進(jìn)的十三區(qū)圖控制策略

為了減少上述的循環(huán)指令的傳達(dá)，可針對出現(xiàn)誤操作的區(qū)域進(jìn)行更多元的劃分，如將1區(qū)域中臨近Q下限、3區(qū)域中臨近Q下限、5區(qū)域中臨近Q上限、7區(qū)域中臨近V上限等運(yùn)行點(diǎn)劃分為一個個獨(dú)立的區(qū)域，分別加以控制，由此可以在九區(qū)圖的基礎(chǔ)上改進(jìn)為新的十三區(qū)圖，其狀態(tài)的劃分如圖4所示。

3.結(jié)束語

新13區(qū)控制策略的優(yōu)勢在于：僅改變有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和投切補(bǔ)償并聯(lián)電容器組，就極大程度提高了電壓的合格率同時減少電壓的波動。這種控制方案，能較好地克服單一以電壓作為調(diào)節(jié)判斷依據(jù)所造成的無功補(bǔ)償效果不佳的不良影響，同時又基本消除以電壓、功率因數(shù)作為調(diào)節(jié)判斷依據(jù)所造成某些設(shè)備振蕩的現(xiàn)象，是較好的控制方案。

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簡俊威（1992—），男，廣東云浮人，電氣工程碩士，研究方向：電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。